[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于單光子雪崩二極管的快速有源淬滅電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910528611.6
• 申請日: 2019-06-18
• 公開（公告）號: CN110274697B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉馬良;劉秉政;黎雄政;胡進(jìn);朱樟明;楊銀堂
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01J11/00
• 分類號: G01J11/00;H03K17/693
• 代理公司: 西安嘉思特知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61230
• 代理人: 張捷

1.一種應(yīng)用于單光子雪崩二極管的快速有源淬滅電路，包括單光子雪崩二極管SPAD和高壓電壓端HVDD，所述單光子雪崩二極管SPAD的陰極與所述高壓電壓端HVDD連接，用于產(chǎn)生雪崩電流脈沖，其特征在于，還包括：

淬滅復(fù)位單元，與單光子雪崩二極管SPAD連接，用于淬滅并復(fù)位單光子雪崩二極管SPAD，并根據(jù)雪崩電流脈沖產(chǎn)生脈沖電壓信號，

電源單元VDD，用于為所述淬滅復(fù)位單元提供電源；

其中，所述淬滅復(fù)位單元包括過偏電壓端V_EX、P管調(diào)節(jié)電壓VBIASP、N管調(diào)節(jié)電壓VBIASN、NMOS管NM1、NM2、NM4、NM5、NM6、NM7、NM8和PMOS管PM1、PM2、PM3、PM4、PM5、PM6、PM7；

所述單光子雪崩二極管SPAD的陽極分別與所述NMOS管NM1的漏極、所述NMOS管NM2的柵極、所述PMOS管PM3的柵極、所述NMOS管NM4的柵極以及所述PMOS管PM2的漏極連接，所述單光子雪崩二極管SPAD的陽極分別與所述NMOS管NM1的漏極、所述NMOS管NM2的柵極、所述PMOS管PM3的柵極、所述NMOS管NM4的柵極、所述PMOS管PM2的漏極連接點(diǎn)作為淬滅復(fù)位電路的輸出端；所述NMOS管NM1的源極、所述NMOS管NM2的源極連接并接地GND，所述NMOS管NM2的漏極接地GND；所述PMOS管PM1的源極連接至所述過偏電壓端V_EX，所述PMOS管PM1的漏極與所述PMOS管PM2的源極連接；所述PMOS管PM3的源極與所述電源單元VDD連接，所述NMOS管NM4的源極接地GND，所述PMOS管PM3的漏極分別與所述NMOS管NM4的漏極、所述PMOS管PM1的柵極、所述PMOS管PM4的柵極以及所述PMOS管PM5的漏極連接，所述PMOS管PM5的源極與所述電源單元VDD連接，所述PMOS管PM5的柵極與所述P管調(diào)節(jié)電壓VBIASP連接；所述NMOS管NM6的源極與所述NMOS管NM5的漏極連接，所述NMOS管NM5的柵極與所述N管調(diào)節(jié)電壓VBIASN連接；PMOS管PM4的漏極與所述NMOS管NM6的漏極、所述PMOS管PM6的柵極以及NMOS管NM7的柵極連接；所述PMOS管PM6的源極與所述電源單元VDD連接，所述NMOS管NM7的源極接地GND，所述PMOS管PM6的漏極與所述NMOS管NM7的漏極、所述PMOS管PM7的柵極以及所述NMOS管NM8的柵極連接；所述PMOS管PM7的源極與所述電源單元VDD連接，所述NMOS管NM8的源極接地GND，所述PMOS管PM7的漏極與所述NMOS管NM8的漏極連接；所述NMOS管NM1的柵極和所述PMOS管PM2的柵極與所述PMOS管PM7和NMOS管NM8的漏極交點(diǎn)連接；所述PMOS管PM1的柵極與所述PMOS管PM3的漏極、所述PMOS管PM4的柵極、所述NMOS管NM4的漏極、所述NMOS管NM6的柵極交點(diǎn)連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于單光子雪崩二極管的快速有源淬滅電路，其特征在于，所述淬滅復(fù)位單元還包括NMOS管NM3和鉗位控制電壓端VC，所述PMOS管PM2的漏極、所述NMOS管NM2的柵極、所述NMOS管NM1的漏極和所述單光子雪崩二極管SPAD的陽極通過所述NMOS管NM3與所述PMOS管PM3的柵極和所述NMOS管NM4的柵極連接，所述NMOS管NM3的柵極與所述鉗位控制電壓端VC連接，所述NMOS管NM3的源極與所述PMOS管PM3和所述NMOS管NM4的柵極連接，所述NMOS管NM3的漏極與所述PMOS管PM2的漏極、所述NMOS管NM2的柵極、所述單光子雪崩二極管SPAD陽極和所述NMOS管NM1的漏極連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于單光子雪崩二極管的快速有源淬滅電路，其特征在于，還包括脈沖整形單元，所述脈沖整形單元與所述淬滅復(fù)位單元連接，所述脈沖整形單元與所述電源單元VDD連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用于單光子雪崩二極管的快速有源淬滅電路，其特征在于，所述脈沖整形單元包括輸出脈寬調(diào)節(jié)電壓端VT、反相器I1~反相器I4、與門AND1和PMOS管PM8、NMOS管NM9、NM10；

所述反相器I1~反相器I4和所述與門AND1的供電端與所述電源單元VDD連接，所述反相器I1~反相器I4和所述與門AND1的接地端接地GND；所述反相器I1的輸入端與所述淬滅復(fù)位單元的輸出端連接，所述反相器I1的輸出端連接至所述反相器I2的輸入端；所述反相器I2的輸出端與所述NMOS管NM10的柵極和所述PMOS管PM8的柵極連接；所述反相器I2的輸出端還與所述與門AND1的第一輸入端IN1連接，所述PMOS管PM8的源極連接至所述電源單元VDD，所述PMOS管PM8的漏極分別與所述NMOS管NM10的漏極和所述反相器I3的輸入端連接；所述NMOS管NM10的源極與所述NMOS管NM9的漏極連接，所述NMOS管NM9的源極接地GND，所述NMOS管NM9的柵極連接至所述輸出脈寬調(diào)節(jié)電壓端VT；所述反相器I3的輸出端與所述反相器I4的輸入端連接，所述反相器I4的輸出端與所述與門AND1的第二輸入端IN2連接；所述與門AND1的輸出端作為所述脈沖整形單元的輸出端。